Jordana Vieira de Almeida
Título
MODELAGEM NUMÉRICA TRIDIMENSIONAL DE PAVIMENTOS DE CONCRETO SUBMETIDOS ÀS CARGAS DO TRÁFEGO E AO EMPENAMENTO TÉRMICO
Resumo
Os pavimentos de concreto apresentam comportamento estrutural complexo. Para estimar o seu desempenho, considerando várias variáveis, pode-se fazer uso de programas experimentais combinados com modelos numéricos, para facilitar a análise paramétrica e a compreensão dos fatores mais determinantes. Neste estudo, foi desenvolvido um modelo numérico tridimensional para prever o comportamento de um pavimento de concreto simples, quando sujeito às cargas do tráfego e ao empenamento térmico. Para verificar a eficiência do modelo proposto foram comparadas as respostas obtidas na análise numérica, com resultados de instrumentações existentes na literatura (pista de ensaios de Ohio, pavimento experimental da USP e pista experimental do IPR/DNER). O modelo desenvolvido foi usado para avaliar a influência de fatores como a espessura da placa e da sub-base, o módulo de elasticidade do concreto e da sub-base granular e cimentada, o comprimento da placa, o atrito entre placa e sub-base e o efeito das variações térmicas nas tensões e nas deformações. O modelo numérico permite a previsão do comportamento estrutural do pavimento de concreto, e pode ajudar na melhoria do dimensionamento. Com as análises verificou-se que considerar o empenamento térmico é essencial para o dimensionamento e que a espessura e o módulo de elasticidade da placa de concreto e da sub-base cimentada são os fatores que mais afetam o comportamento estrutural do pavimento de concreto.
Abstract
Concrete pavements present complex structural behavior. To estimate its performance, considering several variables, we can make use of experimental programs and combined numerical models, to facilitate the parametric analysis and the understanding of the most determinant factors. In this study, a three-dimensional numerical model was developed to predict the concrete pavement behavior, when subjected to traffic loads and thermal curling. In order to verify the proposed model efficiency, the responses obtained in the numerical analysis were compared to results of existing instruments in the literature (Ohio test track, USP experimental pavement, and IPR / DNER experimental track). The developed model was used to evaluate the influence of factors such as slab and sub-base thickness, concrete, granular sub-base and cemented sub-base elastic modulus, slab length, slab and sub-base friction, and the thermal variations effect on the stresses and deformations. The numerical model allows the concrete pavement structural behavior prediction, and can help in the design improvement. The analysis demonstrated that thermal curling is essential for the dimensioning and, furthermore, concrete slab and cemented sub-base characteristics, such as thickness and elastic modulus, are the factors that most affect the pavement structural behavior.
